JP5482545B2 - 通信装置および経路切替方法 - Google Patents

Description

本発明は、リング型ネットワークに接続される通信装置および通信装置における経路切替方法に関する。

ギガビットイーサネット（登録商標：以下、ＧｂＥと記す。）リングや、リング型のＳＯＮＥＴ（Synchronous Optical NETwork ）／ＳＤＨ（Synchronous Digital Hierarchy ）のプロテクション（切り替え）方式として、ＵＰＳＲ（Unidirectional Path Switched Ring ）方式がある。ＵＰＳＲ方式では、リングに接続されるノード装置（スイッチ）が、通常時にはリングの両方向から現用系および予備系として同一の信号を出力する。そして、ノード装置は、現用系のリングから信号を受信し、現用系に障害が発生した場合に、予備系を現用系に切り替える。

特許文献１には、ＵＳＰＲ方式による光ネットワークが記載されている。特許文献１に記載された光ネットワークでは、時計回りおよび反時計回りの各方向に１本ずつファイバが用いられ、各ファイバに流れる信号のうち、一方の信号が運用系、他方の信号が予備系として用いられる。そして、各ノードは、運用系に障害が発生した場合に、逆方向の予備の信号を受信するように切り替えることで、障害区間の信号伝送を救済する。

なお、特許文献２には、回線のリンク断状態通知する方法が記載されている。特許文献２に記載された方法では、メディアコンバータが受信回路の断状態を検知したことをトリガとして、対向光伝送装置への光信号出力を停止させる。そして、対向光伝送装置は、光回線の断状態を検知すると、リンク切断処理を実行し、通信路を迂回ルートに切り替える。

また、ＧｂＥによる通信において、ＭＡＣ（Media Access Control）層と物理層とをつなぐインタフェースとして、ＧＭＩＩ（Gigabit Media Independent Interface ）がある。非特許文献１には、ＧＭＩＩ経由で物理層に伝送されるデータのフローについて記載されている。ＧＭＩＩ経由で物理層に伝送されたデータは、ＰＣＳ（Physical Coding Sublayer）レイヤで符号化され、ＰＭＡ（Physical Media Attachment ）レイヤに伝送される。以下、ＰＣＳレイヤからＰＭＡレイヤに伝送される信号を、非特許文献１に記載された表記に合わせ「tx_code-group<9:0>」と記す（非特許文献１におけるＦｉｇｕｒｅ３６−２参照）。なお、この信号は、１０Ｂ符号化された１０ｂｉｔデータである。また、この信号は、ＰＣＳレイヤにおける伝送（トランスミット）処理用に定義され、ＰＭＡレイヤのサービスで用いられるパラメータとして伝送される。

さらに、ＰＭＡレイヤでは、受信した信号についてパラレル−シリアル変換が行われる（非特許文献１におけるＦｉｇｕｒｅ３６−１０参照）。具体的には、ＰＭＡレイヤに信号が伝送されると、ＰＭＡレイヤのＴＢＩ（Ten-Bit Interface ）において、ＰＩＳＯ（Parallel In Serial Out）が、パラレル信号をシリアル信号に変換する。このとき、ＰＩＳＯは、ＴＸＣＭＵ（Transmit Clock Multiplier Unit）を介して受信した１２５ＭＨｚクロック信号（以下、PMA_TX_CLKと記す。）に応じてパラレル−シリアル変換を行う。ＰＩＳＯは、変換した信号をＰＭＤ（Physical Medium Dependent ）レイヤに伝送する。

ＰＭＤレイヤでは、電気信号を光信号に変換する処理が行われる。変換された光信号は、ＭＤＩ（Medium Dependent Interface）を介して、各クライアント端末に送信される。

一方、クライアント端末では、伝送される信号の同期処理が行われる（非特許文献１におけるＦｉｇｕｒｅ３６−９「Synchronization state diagram 」参照）。具体的には、クライアント端末は、３回連続でコンマデータによる同期処理が失敗した場合、同期がとれていないと判断する。このとき、クライアント端末は、例えば、警報をあげて、同期がとれていない旨をオペレータ（具体的には、監視装置など）に通知する。以下、同期がとれていない状態のことを、非特許文献１に記載された表記に合わせ「LOSS_OF_SYNC」と記すこともある（非特許文献１におけるＦｉｇｕｒｅ３６−２参照）。なお、コンマデータは、符号同期に用いられるビットパターンである。

特開２００１−２８５３２３号公報（段落００２７、図３） 特開２００８−１９９４７０号公報（段落００２１〜００２５）

IEEE,"Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) access method and physical layer specifications",IEEE Std 802.3,2008 Part3,2008,p.33-79

近年、ネットワークの規格としてイーサネット（登録商標）が使用されることが多い。そのため、通信機器をネットワークに接続することにより、イーサネット規格に基づいて製造された他社の装置に接続される機会も増大する。このような環境のため、各装置の責任分解点も複雑になる。

さらに、イーサネット規格に基づいて製造された装置が実装するＯＡＭ（operations，administration，maintenance ）機能は、伝送装置に比べて障害と判定する際の基準が緩い。また、伝送装置とクライアント端末とは、別のメーカで製造される場合も多いことから、伝送装置が伝送路区間の切替を行った場合、接続されたクライアント端末側では、リンクダウンを検出してしまう場合がある。このような場合、クライアント端末側からリンクダウンの異常を示す警報が上がってしまうため、ユーザも装置の製造メーカも原因調査を行わなければならなくなる。

例えば、イーサネット網においてＧｂＥパスのプロテクション（切り替え）が行われると、クライアント端末は、瞬間的な入力断を検出する。この場合、クライアント端末は、オートネゴシエーション（Autonegotiation ）のリスタート（Restart ）要求を行うため、その結果、通信状態がリンクダウン状態になる。この状態になると、クライアント端末（もしくは、エンドユーザ）から警報が上がるため、例えば、オペレータは、どのような警報かを気に留めなければならない。また、オートネゴシエーションが確立するまでは、主信号の不通状態が続いてしまうという問題がある。これは、特許文献１に記載された光ネットワークにおいても同様の問題がある。

そこで、本発明は、ギガビットイーサネットのプロテクション構成において、経路切替時におけるリンクダウンの発生を抑止できる通信装置および経路切替方法を提供することを目的とする。

本発明による通信装置は、同一の伝送信号を伝送する二本の回線それぞれに接続され、伝送信号の伝送経路を相互に切り替えて、その伝送信号を他の装置に送信する二つの信号伝送手段を備え、各信号伝送手段が、伝送信号に含まれる符号の比率に基づいて、符号同期に用いられるデータであるコンマ信号を生成するコンマ信号生成手段と、接続された回線の回線品質に基づいて、いずれか一方の信号伝送手段の運用状態を、他の装置に信号を送信する運用状態である運用系と決定し、他の信号伝送手段の運用状態を、他の装置への信号の送信を停止する運用状態である待機系と決定する運用状態決定手段と、伝送信号とコンマ信号の中からいずれか一方を他の装置に送信する信号として選択する信号選択手段と、信号選択手段が選択した信号の送信に用いられるクロック信号を、他の信号伝送手段が発生させるクロック信号に同期させるクロック信号同期手段と、信号選択手段が選択した信号を、クロック信号同期手段が同期させたクロック信号に応じて他の装置に送信する選択信号送信手段と、運用状態決定手段が決定した運用状態に基づく制御情報を、信号選択手段及び選択信号送信手段に出力する制御情報出力手段とを含み、信号選択手段が、制御情報を受信したときに、その制御情報が示す運用状態が運用系である場合に伝送信号を選択し、運用状態が待機系である場合にコンマ信号を選択し、選択信号送信手段が、制御情報を受信したときに、その制御情報が示す運用状態が運用系である場合に信号選択手段が選択した信号をクロック信号に応じて他の装置に送信し、運用状態が待機系である場合に信号の送信を停止することを特徴とする。

本発明による経路切替方法は、同一の伝送信号を伝送する二本の回線それぞれに接続され、接続された回線を伝送する伝送信号を他の装置に送信する二つの信号伝送手段を相互に切り替えて、伝送信号の伝送経路を決定する経路切替方法であって、伝送信号に含まれる符号の比率に基づいて、符号同期に用いられるデータであるコンマ信号を生成し、接続された回線の回線品質に基づいて、いずれか一方の信号伝送手段の運用状態を、他の装置に信号を送信する運用状態である運用系と決定し、他の信号伝送手段の運用状態を、他の装置への信号の送信を停止する運用状態である待機系と決定し、決定された運用状態に基づく制御情報を生成し、制御情報が生成されたことを契機として、その制御情報が示す運用状態が運用系である場合に伝送信号を他の装置に送信する信号として選択し、運用状態が待機系である場合にコンマ信号を他の装置に送信する信号として選択し、選択された信号の送信に用いられるクロック信号を、他の信号伝送手段が発生させるクロック信号に同期させ、制御情報が生成されたことを契機として、その制御情報が示す運用状態が運用系である場合に選択された信号をクロック信号に応じて他の装置に送信し、運用状態が待機系である場合に信号の送信を停止することを特徴とする。

本発明によれば、ギガビットイーサネットのプロテクション構成において、経路切替時におけるリンクダウンの発生を抑止できる。

本発明による通信装置が用いられるリングネットワークの例を示す説明図である。 本発明における通信装置の例を示すブロック図である。 本発明における通信装置の動作例を示すフローチャートである。 本発明による通信装置の最小構成の例を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明による通信装置が用いられるリングネットワークの例を示す説明図である。図１に例示するリングネットワークは、パスが二重化されたネットワークであり、プロテクション方式としてＵＰＳＲ方式が用いられる。以下の説明では、図１に例示するように、ネットワークトポロジがリング構成である場合について説明する。具体的には、Ｎｏｄｅ１０に入力されたクライアント端末からの情報は、Ｎｏｄｅ１１の方向に伝送され、Ｎｏｄｅ１１に接続されたクライアント端末に送信されるものとする。また、本発明による通信装置が、Ｎｏｄｅ１１（より具体的には、Ｎｏｄｅ１１において情報を出力する部分）に適用されるものとする。

図２は、本実施形態における通信装置の例を示すブロック図である。図２に例示する通信装置は、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）の物理層に適用される。すなわち、図２に例示する通信装置は、クライアント端末に信号を出力するＰＭＡレイヤ周辺部分の構成を示しているともいえる。本実施形態における通信装置は、単独の装置で実装されていてもよく、他の装置の一部として実装されていてもよい。また、図２に例示する通信装置の左側がネットワーク側であり、右側がクライアント端末側である。通信装置とクライアント端末とは、例えば、光ファイバなどの光回線で接続される。

本実施形態における通信装置は、２つの信号送信手段１００，１１０（以下、０系，１系と記す。）を備えている。２つの信号送信手段１００，１１０は、信号の伝送経路を相互に切り替えて、受信した信号を他の装置に送信するものである。２つの信号送信手段１００，１１０は、同一の信号を伝送する二本の回線それぞれに接続される。図１に示す例では、２つの信号送信手段１００，１１０は、二重化されたそれぞれのパスに接続される。

信号送信手段１００（すなわち、０系）は、データ選択部２０と、ＣＯＭＭＡ生成部３０と、切替判定・制御部４０と、ＰＬＬ（Phase Locked Loop ）５０と、ＴＢＩ部６０と、光Ｍｏｄ７０とを備えている。また、ＴＢＩ部６０は、ＰＩＳＯ６０ａと、ＴＸＣＭＵ６０ｂとを含む。同様に、信号送信手段１１０（すなわち、１系）は、データ選択部２１と、ＣＯＭＭＡ生成部３１と、切替判定・制御部４１と、ＰＬＬ５１と、ＴＢＩ部６１と、光Ｍｏｄ７１とを備えている。また、ＴＢＩ部６１は、ＰＩＳＯ６１ａと、ＴＸＣＭＵ６１ｂとを含む。０系及び１系の機能は同様であるため、以下、０系の機能について説明する。

切替判定・制御部４０は、他系の切替判定・制御部４１との間で、それぞれ接続する回線の回線品質を示す情報（以下、回線品質情報と記す。）を通信し、運用状態を決定する。ここで、運用状態とは、クライアント装置に信号を送信する運用状態（以下、運用系）と、クライアント装置への信号の送信を停止する運用状態（以下、待機系）のいずれかである。回線品質情報の例として、例えば、信号のビット誤り率が所定の閾値よりも劣化したか否かを示す信号劣化情報（ＳＤ：Signal Degrade）や、伝送が失敗したか否かを示す信号不良情報（ＳＦ：Signal Fail ）などが挙げられる。

具体的には、切替判定・制御部４０は、自系に接続された回線の回線品質を、他系（より具体的には、切替判定・制御部４１）に通知する。そして、切替判定・制御部４０は、自系が接続している回線の回線品質と、他系の回線品質の少なくとも一方の情報に基づいて、いずれか一方の系の運用状態を運用系と決定し、その他の系の運用状態を待機系と決定する。そして、切替判定・制御部４０は、決定した運用状態に基づく制御情報を、データ選択部２０および光Ｍｏｄ７０に出力する。この制御情報がデータ選択部２０および光Ｍｏｄ７０に出力されることで、待機系と運用系とが切り替えられる。切替判定・制御部４０は、例えば、自系に接続された回線を伝送する信号の通信品質が所定の閾値を下回った場合に、待機系にすると判断してもよい。

また、切替判定・制御部４０は、自系に接続された回線を伝送する信号の通信品質だけでなく、他系に接続された回線を伝送する信号の通信品質に基づいて、運用系と待機系のいずれかに自系の運用状態を決定してもよい。切替判定・制御部４０は、例えば、他系に接続された回線品質が自系に接続された回線品質よりもよい場合に、自系の運用状態を待機系と決定してもよい。この場合、他系の切替判定・制御部４１は、切替判定・制御部４０が決定した運用状態に基づいて、自身の系の運用状態を決定すればよい。具体的には、各切替判定・制御部は、０系を待機系と決定した場合、１系を運用系と決定すればよく、０系を運用系と決定した場合、１系を待機系と決定すればよい。

また、切替判定・制御部４０は、データ選択部２０および光Ｍｏｄ７０に制御情報を通知する際、光Ｍｏｄ７０が光出力を開始する処理と光出力を停止させる処理に必要な動作時間を考慮し、制御タイミングを調整する。以下、制御タイミングの調整方法について説明する。

いま、０系が運用系である運用状態から、０系のリングネットワーク側で回線品質が劣化したとする。この場合、０系の切替判定・制御部４０は、運用状態に基づく制御情報（具体的には、コンマデータの発出指示）をデータ選択部２０に送信する。また、切替判定・制御部４０は、所定の期間だけ遅らせて、運用状態に基づく制御情報（具体的には、光出力の停止指示）を光Ｍｏｄ７０に送信する。後述する光Ｍｏｄ７０は、この停止指示を受けて光出力を停止する。なお、上述する所定の期間とは、正常状態で少なくともコンマ同期が４回行われる期間である。また、この期間は、非特許文献１のＦｉｇｕｒｅ３６−９「Synchronization state diagram 」におけるステータスの遷移として、SYNC_ACQUIRED_4 からSYNC_ACQUIRED_1 に戻るために必要な時間に相当する。

一方、切替判定・制御部４０は、データ選択部２０にコンマデータの発出指示を行うと同時に、運用系（０系）の回線品質が劣化したことを切替判定・制御部４１に通知する。そして、切替判定・制御部４０及び切替判定・制御部４１は、運用系を０系から１系に切り替える。具体的には、切替判定・制御部４０が０系の運用状態を待機系に切り替え、切替判定・制御部４１が１系の運用状態を運用系に切り替える。

運用系が０系から１系に切り替わった後、切替判定・制御部４１は、所定の期間だけ遅らせて、運用状態に基づく制御情報（具体的には、光出力の開始指示）を光Ｍｏｄ７１に送信する。また、切替判定・制御部４１は、光出力の開始指示と同時に、運用状態に基づく制御情報（具体的には、tx_code-group<9:0>の発出指示）をデータ選択部２１に送信する。光Ｍｏｄ７１は、この発出指示を受けて光出力を開始する。なお、上述する所定の期間とは、先に説明したように、正常状態で少なくともコンマ同期が４回行われる期間である。

上記切替処理が行われる際のデータの状態について、さらに説明する。０系のリングネットワーク側で回線品質が劣化していることから、まず、品質の劣化したデータが０系から出力されている。その後、切替判定・制御部４０が回線を切り替えると判断してから、光Ｍｏｄ７０が光出力を停止するまでの間、０系からはコンマデータが送出される。一方、１系からは、光Ｍｏｄ７１が光出力を開始した後、データ選択部２１が出力データをtx_code-group<9:0>に切り替えるまでの間は、コンマデータが送出される。

クライアント端末への出力光は、光Ｍｏｄ７０が出力する出力光と、光Ｍｏｄ７１が出力する出力光との合成光になる。そのため、出力切替のタイミングによっては、光Ｍｏｄ７０と光Ｍｏｄ７１の両方の発光が行われる状態、または、光Ｍｏｄ７０と光Ｍｏｄ７１の両方の発光が行われない状態（すなわち、出力断の状態）が生じることになる。

光Ｍｏｄ７０への出力停止処理が遅い、または、光Ｍｏｄ７１への出力開始処理が早い場合、光Ｍｏｄ７０と光Ｍｏｄ７１の両方の発光が行われる状態になる。この場合、まず、品質が劣化したデータが０系から出力されている状態から、コンマデータの送出により光Ｍｏｄ７０のみ発光する状態になる。なお、この状態は、非特許文献１のＦｉｇｕｒｅ３６−９「Synchronization state diagram 」において、SYNC_ACQUIRED_2〜SYNC_ACQUIRED_4 からSYNC_ACQUIRED_1 に遷移した状態に相当する。その後、コンマデータの送出により光Ｍｏｄ７０と光Ｍｏｄ７１の両方が発光する状態になる。そして、コンマデータの送出により光Ｍｏｄ７１のみ発光する状態になった後、tx_code-group<9:0>が送出される状態になる。なお、光Ｍｏｄ７０と光Ｍｏｄ７１の両方が発光する状態は、光レベルが高くなるため、好ましい状態ではない。そのため、この状態を瞬時に抑えることが望ましい。

一方、光Ｍｏｄ７０への出力停止処理が早い、または、光Ｍｏｄ７１への出力開始処理が遅い場合、光Ｍｏｄ７０と光Ｍｏｄ７１の両方の発光が行われない状態（すなわち、出力断の状態）になる。この場合、まず、品質が劣化したデータが０系から出力されている状態から、コンマデータの送出により光Ｍｏｄ７０のみ発光する状態になる。なお、この状態も、非特許文献１のＦｉｇｕｒｅ３６−９「Synchronization state diagram 」において、SYNC_ACQUIRED_2〜SYNC_ACQUIRED_4 からSYNC_ACQUIRED_1 に遷移した状態に相当する。その後、何もデータが送出されない状態（すなわち、出力断の状態）になった後、コンマデータの送出により光Ｍｏｄ７１のみ発光する状態を経由して、tx_code-group<9:0>が送出される状態になる。

以上のことから、切替判定・制御部４０は、光Ｍｏｄ７０と光Ｍｏｄ７１の両方がコンマデータ送信して発光する期間を可能な限り短くし（より好ましくは、期間を０にし）、かつ、光Ｍｏｄ７０と光Ｍｏｄ７１の両方が発光しない出力断の期間も可能な限り短くなるように制御情報を送信する。具体的には、切替判定・制御部４０（および、切替判定・制御部４１）は、光Ｍｏｄ７０（および、光Ｍｏｄ７１）へ制御情報を送信してから光Ｍｏｄ７０（および、光Ｍｏｄ７１）が動作を開始するまでの応答時間と、光Ｍｏｄ７０（および、光Ｍｏｄ７１）がＥ−Ｏ（Electrical-Optical）変換を行う時間とに応じて決定される送信間隔に基づいて制御情報を送信する。このようにして、切替判定・制御部４０（および、切替判定・制御部４１）は、時間をずらして、データ選択部２０（および、データ選択部２１）と、光Ｍｏｄ７０（および、光Ｍｏｄ７１）の制御を行う。ここで、光Ｍｏｄ７０（および、光Ｍｏｄ７１）が行う動作とは、光出力を開始する、または、光出力を停止する動作である。なお、光Ｍｏｄ７０（および、光Ｍｏｄ７１）が行う処理については後述する。

また、切替判定・制御部４０は、後述するＰＬＬ５０から自系の１２５ＭＨｚクロック信号を受信し、受信したクロック信号を他系の切替判定・制御部４１へ通知する。さらに、切替判定・制御部４０は、ＰＬＬ５０から１２５ＭＨｚクロック信号と、他系の切替判定・制御部４１から他系の１２５ＭＨｚクロック信号を受信し、決定した運用状態に応じたクロック信号をＴＢＩ部６０（より具体的には、ＴＸＣＭＵ６０ｂ）に通知する。このとき、切替判定・制御部４０は、決定した運用状態に応じたクロック信号をＰＬＬ５０にも通知する。

なお、上記説明では、切替判定・制御部４０が他系のクロック信号を受信して、自系のクロック信号を同期させる場合について説明した。他にも、切替判定・制御部４０が自系のクロック信号をベースクロックとして他系に渡してもよい。

データ選択部２０は、ＰＣＳレイヤで変換されたクライアント端末からの信号（すなわち、tx_code-group<9:0>）を受信する。そして、データ選択部２０は、受信した信号（tx_code-group<9:0>）からＲＤ（Running Disparity ）情報を検出し、ＣＯＭＭＡ生成部３０へ渡す。ここで、ＲＤ情報とは、符号化された信号に含まれる「０」または「１」の累積個数差のことである。

また、データ選択部２０は、後述するＣＯＭＭＡ生成部３０から送信されるコンマデータを受信する。そして、データ選択部２０は、切替判定・制御部４０から制御情報を受信したときに、ＰＣＳレイヤから伝送された信号と、ＣＯＭＭＡ生成部３０から受信したコンマデータのいずれの信号をクライアント端末に送信するか選択する。

具体的には、データ選択部２０は、運用状態が運用系を示す場合に、ＰＣＳレイヤから伝送された信号を選択し、運用状態が待機系の場合にコンマ信号を選択する。そして、データ選択部２０は、選択したデータを、ＴＢＩ部６０（より具体的には、ＰＩＳＯ６０ａ）に送信する。

なお、切替判定・制御部４０は、切り替えが発生するほど回線品質が劣化したときに、制御情報をデータ選択部２０に対して送信する。そのため、データ選択部２０は、自系に接続される回線の回線品質が切り替えが発生するほど劣化したことを認識すると、直ちに、tx_code-group<9:0>を出力する状態からコンマデータを出力する状態に変化させると言うことができる。

ＣＯＭＭＡ生成部３０は、受信した信号に含まれる符号の比率に基づいてコンマデータを生成する。なお、コンマデータは、コンマ信号ということもできる。具体的には、ＣＯＭＭＡ生成部３０は、データ選択部２０から受信したＲＤ情報を元に、適切なＲＤでコンマデータを生成する。そして、ＣＯＭＭＡ生成部３０は、生成したコンマデータをデータ選択部２０に送信する。例えば、ＣＯＭＭＡ生成部３０は、コンマデータを意味する「００１１１１１」と「１１０００００」のどちらを選択するかを、ＲＤに基づいて決定し、決定したコンマデータをデータ選択部２０に送信する。

なお、ＣＯＭＭＡ生成部３０は、非特許文献１に記載された方法に基づいてコンマデータを生成してもよい（非特許文献１「36.2.4.9 Comma considerations 」参照。）。なお、上記方法に基づいて生成されるコンマデータは、非特許文献１の記載に合わせ、「/COMMA/ 」と記すこともできる。すなわち、データ選択部２０が受信するコンマデータを、ＰＣＳレイヤで変換されたクライアント端末からの信号の表記に合わせ、「tx_code-group<9:0>=/COMMA/」と記すこともできる。

ＰＬＬ５０は、ＧｂＥのデータ送出に使用される１２５ＭＨｚのクロック信号を生成し、生成したクロック信号を切替判定・制御部４０に送信する。また、ＰＬＬ５０は、データ送出に使用されるクロック信号を、他系で生成されたクロック信号に同期させる。具体的には、ＰＬＬ５０は、運用系にしたがった１２５ＭＨｚクロック信号を切替判定・制御部４０から受け取り、受け取ったクロックに従属し、かつ、０系及び１系ともに位相のあった１２５ＭＨｚクロック信号を生成する。ＰＬＬ５０は、例えば、受け取ったクロック信号の位相と、現在送出しているクロック信号の位相とを比較し、位相の差に応じて遅延させたクロック信号を生成してもよい。ただし、ＰＬＬ５０が、０系と１系の位相が一致する１２５ＭＨｚクロック信号を生成する方法は、上記方法に限定されない。ＰＬＬ５０は、クロック信号を従属させるように位相を合わせ、クロック信号を生成する方法として、既知の方法を用いればよい。

ＴＢＩ部６０は、データ選択部２０からtx_code-group<9:0>、または、コンマデータを受け取り、切替判定・制御部４０から受け取ったクロック信号をもとにパラレル−シリアル変換を行う。具体的には、ＰＩＳＯ６０ａが、データ選択部２０から受け取ったパラレルデータを、ＴＸＣＭＵ６０ｂを介して切替判定・制御部４０から受け取ったクロック信号をもとに、シリアルデータに変換する。そして、ＴＢＩ部６０は、変換したシリアルデータを、光Ｍｏｄ７０に通知する。ＴＢＩ部６０は、例えば、光Ｍｏｄ７０に対する処理要求（PMD_UNITDATA.request）のパラメータとして（例えば、PMD_UNITDATA.request（シリアルデータ）の形式で）変換したシリアルデータを用いてもよい。なお、ＰＩＳＯ６０ａおよびＴＸＣＭＵ６０ｂは、非特許文献１のＦｉｇｕｒｅ３６−１０におけるＰＩＳＯおよびＴＸＣＭＵに相当する。すなわち、ＴＢＩ部６０は、非特許文献１のＦｉｇｕｒｅ３６−１０におけるＴＢＩに相当する。

なお、図２に例示するＴＢＩ部６０には、トランスミット処理を行う機能（より具体的には、ＰＩＳＯ６０ａおよびＴＸＣＭＵ６０ｂ）が含まれている。ただし、ＴＢＩ部６０は、レシーブ処理を行う機能を含んでいてもよい。

光Ｍｏｄ７０は、ＴＢＩ部６０から光Ｍｏｄ７０に対する処理要求（具体的には、PMD_UNITDATA.request）を受け取ると、電気信号を光信号に変換し、変換した光信号をクライアント端末に出力する。また、光Ｍｏｄ７０は、切替判定・制御部４０から運用状態に基づく制御情報を受信すると、光出力の開始と停止の切り替えを行う。なお、光Ｍｏｄ７０は、非特許文献１に記載された「Physical Medium Dependent (PMD) 」に相当する。光Ｍｏｄ７０は、例えば、電気信号に基づいて光変調を行う電気−光（Ｅ−Ｏ）変調器によって実現される。

以上のことから、ＴＢＩ部６０及び光Ｍｏｄ７０は、切替判定・制御部４０からの制御情報に応じて、データ選択部２０が選択した信号をクライアント端末に送信しているといえる。具体的には、制御情報による運用状態が運用系を示す場合、ＴＢＩ部６０及び光Ｍｏｄ７０は、切替判定・制御部４０が選択したクロック信号に基づいてデータをクライアント端末に送信する。一方、制御情報による運用状態が待機系を示す場合、光Ｍｏｄ７０は、データの送信を停止する。

次に、動作について説明する。図３は、本実施形態における通信装置の動作例を示すフローチャートである。以下の説明では、初期状態で０系が運用系であり、１系が待機系であるとする。そして、この状態で、０系に接続された回線の回線品質が劣化し、１系を運用系に切り替える場合について説明する。

通信装置が信号を受信すると、ＣＯＭＭＡ生成部３０及びＣＯＭＭＡ生成部３１は、信号に含まれる符号の比率に基づいてコンマデータを生成する（ステップＳ１，Ｓ２）。ここで、切替判定・制御部４０は、０系の回線品質の劣化を検知すると、検知した回線品質を他の信号送信手段（具体的には、信号送信手段１１０）に通知し（ステップＳ３）、自身の運用状態を決定する（ステップＳ４）。ここでは、切替判定・制御部４０は、運用状態を待機系と決定する。一方、切替判定・制御部４１は、他の信号送信手段（具体的には、信号送信手段１００）から回線品質を受信したとき、自信号送信手段における運用状態を決定する（ステップＳ５）。ここでは、切替判定・制御部４１は、運用状態を運用系と決定する。そして、切替判定・制御部４１は、ＰＬＬ５１が生成するクロック信号を、信号送信手段１００に送信する（ステップＳ６）。

切替判定・制御部４０は、自身の運用状態を決定すると、決定した運用状態（ここでは、待機系）に基づく制御情報を、データ選択部２０及び光Ｍｏｄ７０に対して出力する。このとき、切替判定・制御部４０は、データ選択部２０へ制御情報を送信（ステップＳ７）した後、所定の時間の経過後に、光Ｍｏｄ７０に対して制御情報を送信する（ステップＳ８）。データ選択部２０は、制御情報を受信すると、送信するデータとして、受信した信号とコンマデータのいずれかを選択する（ステップＳ９）。この場合、データ選択部２０は、コンマデータを選択する。

同様に、切替判定・制御部４１は、自身の運用状態を決定すると、決定した運用状態（ここでは、運用系）に基づく制御情報を、データ選択部２１及び光Ｍｏｄ７１に対して出力する。このとき、切替判定・制御部４１は、データ選択部２１へ制御情報を送信（ステップＳ１０）した後、所定の時間の経過後に、光Ｍｏｄ７１に対して制御情報を送信する（ステップＳ１１）。データ選択部２１は、制御情報を受信すると、送信するデータとして、受信した信号とコンマデータのいずれかを選択する（ステップＳ１２）。この場合、データ選択部２１は、受信した信号を選択する。

切替判定・制御部４０は、ＰＬＬ５１が生成するクロック信号を切替判定・制御部４１から受信すると、受信したクロック信号をＰＬＬ５０に送信する（ステップＳ１３）。ＰＬＬ５０は、受信したクロック信号に同期させるようにクロック信号を生成する（ステップＳ１４）。

ＴＢＩ部６０は、ＰＬＬ５０が同期させたクロック信号に応じてコンマデータを光Ｍｏｄ７０に送信する（ステップＳ１５）。そして、光Ｍｏｄ７０は、制御情報を受信すると、コンマデータの送信を停止する（ステップＳ１６）。なお、光Ｍｏｄ７０は、制御情報を受信するタイミングにより、コンマデータを送信している状態、または、信号断の状態のいずれかの状態になる。

一方、ＴＢＩ部６１は、受信したデータを自身のクロック信号に応じて光Ｍｏｄ７１に送信する（ステップＳ１７）。そして、光Ｍｏｄ７１は、制御情報を受信すると、受信したデータの送信を開始する（ステップＳ１８）。

以上のように、本実施形態によれば、ＣＯＭＭＡ生成部３０が、信号に含まれる符号の比率に基づいてコンマデータを生成する。また、切替判定・制御部４０が、回線品質に基づいて、いずれか一方の系の運用状態を運用系と決定し、他の系の運用状態を待機系と決定する。そして、切替判定・制御部４０は、決定した運用状態に基づく制御情報を、データ選択部２０及び光Ｍｏｄ７０に対して出力する。データ選択部２０は、制御情報が示す運用状態が運用系である場合に受信した信号を選択し、運用状態が待機系である場合にコンマデータを選択する。また、ＰＬＬ５０は、選択された信号の送信に用いられるクロック信号を、他の系（１系）が発生させるクロック信号に同期させる。そして、ＴＢＩ部６０及び光Ｍｏｄ７０は、制御情報が示す運用状態が運用系である場合、データ選択部２０が選択した信号を同期させたクロック信号に応じてクライアント端末に送信する。一方、運用状態が待機系である場合、ＴＢＩ部６０及び光Ｍｏｄ７０は、選択された信号の送信を停止する。以上の処理を、ギガビットイーサネットのプロテクション構成において行うことで、経路切替時におけるリンクダウンの発生を抑止できる。

すなわち、本実施形態によれば、切替判定・制御部４０が、運用系と待機系を切り替える際、０系及び１系に出力されるクロック信号（具体的には、PMA_TX_CLK）を同期させ、かつ、明示的に同期させたコンマデータを、ＴＢＩ部６０及び光Ｍｏｄ７０がクライアント端末に送出する。そのため、クライアント端末側では、同期がとれていない状態を示すLOSS_OF_SYNCに遷移することを抑制できる。例えば、本実施形態によれば、非特許文献１のＦｉｇｕｒｅ３６−９「Synchronization state diagram 」において、同期の状態がLOSS_OF_SYNCに遷移する状態になること（具体的には、３回連続してコンマデータによる同期が失敗すること）を回避できる。よって、上述するプロテクション方式における切替時に、クライアント端末がリンクダウンを検出することを回避できる。

なお、１０００ＢＡＳＥ−Ｘにおける同期のメカニズムでは、１０ビットのコードグループ（code-group）×２（すなわち、合計２０ビット）が、「コンマデータ＋Ｖａｌｉｄデータ」の形式で表わされ、このデータを、無効（Invalid ）状態になる前に受信することで、コンマ同期を行う。１０００ＢＡＳＥ−Ｘにおけるリファレンスクロックは１２５ＭＨｚであり、通信装置は、受信処理及び送信処理ともに、１０ビットのパラレル処理を行う。ここで、クロック信号の位相が合っていない場合、通信装置は、１０ビットデータの途中のビットからパラレル処理を行ってしまうため、コンマパターンを正しく認識できなくなる。なお、数十ビットの受信ごとに再同期が行われるが、少なくとも１回は同期がとれない状態が発生する。しかし、本実施形態によれば、プロテクション構成において、０系と１系とのクロック信号の位相を合わせる仕組みを入れることにより、切替時の位相合わせでコンマデータの消失を抑えることができる。

また、本実施形態による通信装置では、一方の切替判定・制御部が光出力を停止し、他方の切替判定・制御部が光出力を開始するまでの動作時間（具体的には、データ選択部２０及び光Ｍｏｄ７０へ制御指示を行うタイミング）を考慮することにより、切り替えにより発生する瞬断の時間を最小限に抑えることが出来る。また、切替が発生するような回線品質の劣化が起こり、データの内容が不定になる期間にコンマデータを送出することで、クライアント端末側で同期がとれていない状態（LOSS_OF_SYNC）になる要件であるコンマデータの同期誤りの回数を最小限に抑えることが出来る。

次に、本実施形態における通信装置の変形例について説明する。各信号送信手段１００，１１０は、障害発生時の不定データの送出をしないように、０系及び１系の両方の送信データを、データレベルで同期させてもよい。

具体的には、データ選択部２０は、ＰＣＳレイヤからtx_code-group<9:0>を受信すると、受信した情報を切替判定・制御部４０経由で、他系（すなわち、切替判定・制御部４１）に送信する。同様に、データ選択部２１は、ＰＣＳレイヤからtx_code-group<9:0>を受信すると、受信した情報を切替判定・制御部４１経由で、他系（すなわち、切替判定・制御部４０）に送信する。

切替判定・制御部４０及び切替判定・制御部４１は、他系からの情報を受信すると、受信したデータをデータバッファ（図示せず）に記憶させておく。なお、バッファに蓄積されるデータは、０系及び１系それぞれが受信したtx_code-group<9:0>の連続データである。

切替判定・制御部４０及び切替判定・制御部４１は、両方の送信データをデータレベルで同期させる。このように同期させることで０系及び１系ともに同一のデータが送出されるため、切替が発生した際にも繋がったデータ列を送出できるため、無瞬断切替の実現が可能になる。

なお、上述した無瞬断切替を実現させるためには、障害発生時の不定データを送出しないように、所定のデータバッファを準備しておけばよい。具体的には、切替判定・制御部４０が運用状態を決定し、運用状態切替のためのトリガを発生させてから、切替処理が完了するまでにかかる時間分のデータバッファや、０系及び１系の経路長による遅延差（具体的には、伝播遅延や、処理遅延など）を吸収するデータバッファなどである。

次に、本発明による通信装置の最小構成の例を説明する。図４は、本発明による通信装置の最小構成の例を示すブロック図である。本発明による通信装置は、同一の伝送信号を伝送する二本の回線それぞれに接続され、伝送信号の伝送経路を相互に切り替えて、その伝送信号を他の装置（例えば、クライアント端末）に送信する二つの信号伝送手段８０，９０（例えば、信号送信手段１００，１１０）を備えている。

各信号伝送手段８０，９０は、伝送信号に含まれる符号の比率（例えば、ＲＤ）に基づいて、符号同期に用いられるデータであるコンマ信号（例えば、コンマデータ）を生成するコンマ信号生成手段８１（例えば、ＣＯＭＭＡ生成部３０，３１）と、接続された回線の回線品質（例えば、信号劣化情報、信号不良情報）に基づいて、いずれか一方の信号伝送手段の運用状態を、他の装置に信号を送信する運用状態である運用系と決定し、他の信号伝送手段の運用状態を、他の装置への信号の送信を停止する運用状態である待機系と決定する運用状態決定手段８２（例えば、切替判定・制御部４０，４１）と、伝送信号とコンマ信号の中からいずれか一方を他の装置に送信する信号として選択する信号選択手段８３（例えば、データ選択部２０，２１）と、信号選択手段８３が選択した信号の送信に用いられるクロック信号を、他の信号伝送手段が発生させるクロック信号に同期させるクロック信号同期手段８４（例えば、ＰＬＬ５０，５１）と、信号選択手段８３が選択した信号を、クロック信号同期手段８４が同期させたクロック信号に応じて他の装置に送信する選択信号送信手段８５（例えば、ＴＢＩ部６０，６１、光Ｍｏｄ７０，７１）と、運用状態決定手段８２が決定した運用状態に基づく制御情報を、信号選択手段８３及び選択信号送信手段８５に出力する制御情報出力手段８６とを含んでいる。

信号選択手段８３は、制御情報を受信したときに、その制御情報が示す運用状態が運用系である場合に伝送信号を選択し、運用状態が待機系である場合にコンマ信号を選択する。また、選択信号送信手段８５は、制御情報を受信したときに、その制御情報が示す運用状態が運用系である場合に信号選択手段８３が選択した信号をクロック信号に応じて他の装置に送信し、運用状態が待機系である場合に信号の送信を停止する。

そのような構成により、ギガビットイーサネットのプロテクション構成において、経路切替時におけるリンクダウンの発生を抑止できる。すなわち、本発明では、通信装置による伝送路区間の切り替えによってクライアント端末が不要な警報を挙げることを抑制する仕組みを、通信装置（伝送装置）側に設けることで、経路切替時におけるリンクダウンの発生を抑止している。

具体的には、制御情報出力手段８６が、信号選択手段８３へ制御情報を出力した後、所定の期間（例えば、正常状態で少なくともコンマ同期が４回行われる期間）遅らせて、選択信号送信手段８５へ制御情報を送信する。

また、選択信号送信手段８５が、伝送信号を電気信号から光信号に変換し、制御情報出力手段８６が、信号選択手段８３へ制御情報を出力した後、選択信号送信手段８５が伝送信号を光信号に変換する処理時間（例えば、光Ｍｏｄ７０が動作を開始するまでの応答時間、Ｅ−Ｏ変換を行う時間など）に基づいて決定される間隔でその選択信号送信手段８５に制御情報を出力してもよい。

また、運用状態決定手段８２が、接続された回線の回線品質を他の信号伝送手段に通知し、他の信号伝送手段から回線品質を受信したとき、自信号伝送手段における運用状態を決定してもよい。

また、クロック信号同期手段８４が、信号選択手段８３が選択した信号の送信に用いられるクロック信号を、運用状態が待機系である信号伝送手段が発生させるクロック信号に同期させてもよい。

本発明は、リング型ネットワークに接続される通信装置および通信装置に好適に適用される。

１０，１１ Ｎｏｄｅ
２０，２１ データ選択部
３０，３１ ＣＯＭＭＡ生成部
４０，４１ 切替判定・制御部
５０，５１ ＰＬＬ
６０，６１ ＴＢＩ部
６０ａ，６１ａ ＰＩＳＯ
６０ｂ，６１ｂ ＴＸＣＭＵ
７０，７１ 光Ｍｏｄ
１００，１１０ 信号送信手段

Claims (7)

1. 同一の伝送信号を伝送する二本の回線それぞれに接続され、前記伝送信号の伝送経路を相互に切り替えて、当該伝送信号を他の装置に送信する二つの信号伝送手段を備え、
   前記各信号伝送手段は、
   前記伝送信号に含まれる符号の比率に基づいて、符号同期に用いられるデータであるコンマ信号を生成するコンマ信号生成手段と、
   接続された回線の回線品質に基づいて、いずれか一方の信号伝送手段の運用状態を、他の装置に信号を送信する運用状態である運用系と決定し、他の信号伝送手段の運用状態を、他の装置への信号の送信を停止する運用状態である待機系と決定する運用状態決定手段と、
   前記伝送信号と前記コンマ信号の中からいずれか一方を他の装置に送信する信号として選択する信号選択手段と、
   前記信号選択手段が選択した信号の送信に用いられるクロック信号を、他の信号伝送手段が発生させるクロック信号に同期させるクロック信号同期手段と、
   前記信号選択手段が選択した信号を、前記クロック信号同期手段が同期させたクロック信号に応じて他の装置に送信する選択信号送信手段と、
   前記運用状態決定手段が決定した運用状態に基づく制御情報を、前記信号選択手段及び前記選択信号送信手段に出力する制御情報出力手段とを含み、
   前記信号選択手段は、前記制御情報を受信したときに、当該制御情報が示す運用状態が運用系である場合に前記伝送信号を選択し、前記運用状態が待機系である場合に前記コンマ信号を選択し、
   前記選択信号送信手段は、前記制御情報を受信したときに、当該制御情報が示す運用状態が運用系である場合に前記信号選択手段が選択した信号を前記クロック信号に応じて他の装置に送信し、前記運用状態が待機系である場合に前記信号の送信を停止する
   ことを特徴とする通信装置。
2. 制御情報出力手段は、信号選択手段へ制御情報を出力した後、所定の期間遅らせて、選択信号送信手段へ制御情報を送信する
   請求項１記載の通信装置。
3. 選択信号送信手段は、伝送信号を電気信号から光信号に変換し、
   制御情報出力手段は、信号選択手段へ制御情報を出力した後、前記選択信号送信手段が伝送信号を光信号に変換する処理時間に基づいて決定される間隔で当該選択信号送信手段に制御情報を出力する
   請求項１または請求項２記載の通信装置。
4. 運用状態決定手段は、接続された回線の回線品質を他の信号伝送手段に通知し、他の信号伝送手段から回線品質を受信したとき、自信号伝送手段における運用状態を決定する
   請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の通信装置。
5. クロック信号同期手段は、信号選択手段が選択した信号の送信に用いられるクロック信号を、運用状態が待機系である信号伝送手段が発生させるクロック信号に同期させる
   請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の通信装置。
6. 同一の伝送信号を伝送する二本の回線それぞれに接続され、接続された回線を伝送する伝送信号を他の装置に送信する二つの信号伝送手段を相互に切り替えて、前記伝送信号の伝送経路を決定する経路切替方法であって、
   前記伝送信号に含まれる符号の比率に基づいて、符号同期に用いられるデータであるコンマ信号を生成し、
   接続された回線の回線品質に基づいて、いずれか一方の信号伝送手段の運用状態を、他の装置に信号を送信する運用状態である運用系と決定し、他の信号伝送手段の運用状態を、他の装置への信号の送信を停止する運用状態である待機系と決定し、
   決定された前記運用状態に基づく制御情報を生成し、
   前記制御情報が生成されたことを契機として、当該制御情報が示す運用状態が運用系である場合に前記伝送信号を他の装置に送信する信号として選択し、前記運用状態が待機系である場合に前記コンマ信号を他の装置に送信する信号として選択し、
   選択された信号の送信に用いられるクロック信号を、他の信号伝送手段が発生させるクロック信号に同期させ、
   前記制御情報が生成されたことを契機として、当該制御情報が示す運用状態が運用系である場合に選択された信号を前記クロック信号に応じて他の装置に送信し、前記運用状態が待機系である場合に前記信号の送信を停止する
   ことを特徴とする経路切替方法。
7. 伝送信号とコンマ信号のうちのいずれかを他の装置に送信する信号として選択する処理の後、所定の期間遅らせて、選択された信号の送信処理または選択された信号の停止処理を行う
   請求項６記載の経路切替方法。

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